專利名稱：容性傳感器系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
容性傳感器系統(tǒng)是熟知的，它們能夠根據(jù)人體的存在提供不同設(shè)備的控制和操作。這種系統(tǒng)例如在US4453112和US5621290被一般性地描述了。在這些文件中，傳感器電極被布置在汽車車窗的框架上。只要人體的一部分例如手接近傳感器電極，在傳感器電極和地電極之間的電容便增加。這個(gè)電容的增加改變電極的輸出信號(hào)的頻率，該頻率和一個(gè)參考頻率比較，根據(jù)這個(gè)改變，用于使車窗移動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行操作。這種傳感器系統(tǒng)可以響應(yīng)半導(dǎo)電的要素例如人體，但是塑料和木料則不產(chǎn)生任何影響。
另一種提供容性傳感器能力的系統(tǒng)在文件WO02089328中披露了，其中傳感器電路和用于向電氣設(shè)備例如電動(dòng)機(jī)供電的負(fù)載線相連。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，負(fù)載線不影響傳感器系統(tǒng)而使負(fù)載線附近的傳感器電容減少，而是通過(guò)作為傳感器系統(tǒng)的天線部分操作而來(lái)支持該系統(tǒng)。
有時(shí)把容性傳感器系統(tǒng)的天線設(shè)置在運(yùn)動(dòng)部件例如門、蓋或如上所述的窗戶上是有利的。這種系統(tǒng)例如在文件WO0306914中披露了，其中定位傳感器天線使得避免自動(dòng)升高的門夾人。當(dāng)有人把手放在天線附近時(shí)，門便被停止，以避免發(fā)生事故。
這種最后說(shuō)明的系統(tǒng)以及其它具有設(shè)置在運(yùn)動(dòng)部件上的天線的類似系統(tǒng)的一個(gè)問(wèn)題是，當(dāng)門或其類似物朝向關(guān)閉位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般作為用于保持門的結(jié)構(gòu)的一部分的金屬框架將干擾該系統(tǒng)。這是因?yàn)殚T的框架是在所述系統(tǒng)中形成所述傳感器的電容的第一電極的地平面的一部分。位于門上的天線形成第二電極。因此該系統(tǒng)不能檢測(cè)位于框架上的人體部分。當(dāng)門正在關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)將檢測(cè)由接近門框架引起的電容值的增加。不過(guò)，為了避免這個(gè)對(duì)系統(tǒng)造成影響，一個(gè)默認(rèn)的設(shè)置一般確保這個(gè)改變不引起門的停止。
這種默認(rèn)的設(shè)置將導(dǎo)致人體的部分，特別是較小的部分將不會(huì)被系統(tǒng)檢測(cè)到。框架將使系統(tǒng)成為盲的，因?yàn)槠鋵?duì)電容的主要影響比人體部分引起的對(duì)電容的較小的影響大得多。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種被應(yīng)用在由受電容影響的框架保持的門或蓋上的容性傳感器系統(tǒng)，其能夠檢測(cè)人體的小的部分。這個(gè)目的由權(quán)利要求1的特征部分限定的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了。


下面參照

本發(fā)明，其中圖1是其中可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的容性傳感器系統(tǒng)的冷卻室的前方透視圖；圖2是按照?qǐng)D1的上門或室的正視圖；圖3是按照?qǐng)D2的頂視圖；圖4是表示現(xiàn)有技術(shù)的容性傳感器系統(tǒng)如何與圖1的室連接的示意圖；圖5是其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的容性傳感器系統(tǒng)的冷卻室的前方透視圖；圖6是表示按照本發(fā)明的容性傳感器系統(tǒng)的天線的一部分如何被設(shè)置在按照?qǐng)D5的室本體上的正視圖；圖7以頂視圖表示圖6的結(jié)構(gòu)；圖8是一個(gè)說(shuō)明性的實(shí)施例的示意圖，表示按照本發(fā)明的容性傳感器系統(tǒng)如何和按照?qǐng)D5的室連接；以及圖9更詳細(xì)地示意地表示一個(gè)說(shuō)明性的實(shí)施例，表示可以如何設(shè)計(jì)圖8的說(shuō)明性的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
附圖表示按照本發(fā)明的容性傳感器系統(tǒng)的說(shuō)明性的實(shí)施例。這些說(shuō)明性的實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)解釋為本發(fā)明的限制。其目的是說(shuō)明如何應(yīng)用本發(fā)明，并進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的范圍。
說(shuō)明性的實(shí)施例涉及冷卻室內(nèi)的容性傳感器系統(tǒng)。在這些實(shí)施例中，冷卻室本身和所述室的性能被用于形成一個(gè)傳感器系統(tǒng)，用于局部控制室門的運(yùn)動(dòng)。在圖1-4中，說(shuō)明使用所述室作為傳感器系統(tǒng)的一部分的基本原理，圖5-9表示按照本發(fā)明的說(shuō)明性的實(shí)施例。
圖1中示出了冷卻室20。該室包括一個(gè)上門21和一個(gè)下門22，每個(gè)門都封閉一個(gè)被冷卻的隔室。該圖僅僅是示意的，敞開(kāi)的上隔室不包含任何架子或其類似物。室體包括用于形成室的形狀的外金屬襯板23以及用于形成所述上隔室的內(nèi)襯板24。門21在鉸鏈(未示出)上回轉(zhuǎn)，并和本體電絕緣。示意地示出了電動(dòng)機(jī)單元25，用于說(shuō)明通過(guò)電動(dòng)機(jī)單元的操作門可以自動(dòng)地在打開(kāi)和關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明基于這樣的構(gòu)思，即，冷卻室適合于配備容性傳感器系統(tǒng)，借以使得門通常由金屬制成并和室本體電絕緣。鉸鏈(由塑料或金屬制成)被連附于門的上下端蓋。鉸鏈和端蓋由塑料制成，借以確保在金屬門和金屬的室本體之間不建立電連接。
此外，室20包括允許門轉(zhuǎn)動(dòng)的可電氣操作的單元25。其例如可以是一個(gè)機(jī)電單元例如電動(dòng)機(jī)或電磁線圈，并具有合適的電壓等級(jí)例如12或24V直流電壓?？刹僮鞯膯卧€可以包括被分別設(shè)置在門和本體內(nèi)的磁體。例如其中至少一個(gè)是由本系統(tǒng)供電的電磁體。在使用電動(dòng)機(jī)的情況下，其最好包括齒輪，用于把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成足以使門運(yùn)動(dòng)的力。電動(dòng)機(jī)的性能、電壓等級(jí)和齒輪設(shè)計(jì)都適用于提供盡可能平滑的門的運(yùn)動(dòng)。平滑的運(yùn)動(dòng)是很重要的，因?yàn)橛脩舯仨毟械皆撓到y(tǒng)是可靠的并且容易使用。和可以電氣操作的單元相連的容性傳感器系統(tǒng)也將包括控制裝置，以便實(shí)現(xiàn)所述平滑運(yùn)動(dòng)。
圖2和圖3以正視圖和頂視圖表示上門21。門包括構(gòu)成門的結(jié)構(gòu)的金屬外襯板26。外襯板和內(nèi)襯板27一道封閉其中設(shè)置有絕熱材料的空間，也見(jiàn)圖1和圖2。在這個(gè)端部，還設(shè)置端蓋28，用于封閉所述空間。前述的這些端蓋還保持著鉸鏈，以把門保持在樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。在兩個(gè)視圖中都示出了門手柄29。門的金屬外襯板構(gòu)成容性傳感器系統(tǒng)的一個(gè)重要部分，如后所述。
在圖4中的電氣方案表示如何在冷卻室20內(nèi)設(shè)置容性傳感器系統(tǒng)。這個(gè)方案未示出使用的所有的元件，因?yàn)槠渲挥糜谡f(shuō)明在冷卻室內(nèi)設(shè)置容性傳感器系統(tǒng)的主要范圍。在圖5-9中示出了更多的細(xì)節(jié)，這些圖說(shuō)明本發(fā)明的主要范圍。
在圖中示出了冷卻室20，其具有上門21、可電操作的單元25、上門外襯板26和室本體金屬外襯板23。作為容性傳感器系統(tǒng)的一部分提供有電源30。該電源對(duì)系統(tǒng)供電，最好還對(duì)可電操作的單元供電。電源通過(guò)連接部分31例如和230V交流電源相連。電源還具有兩個(gè)功率輸出，即正的32和負(fù)的33，用于提供最好在12-24V的范圍內(nèi)的直流電壓。輸出32和33都和容性傳感器單元34相連。
傳感器系統(tǒng)通過(guò)線37接收來(lái)自室本體的外襯板23的信號(hào)，該外襯板構(gòu)成室的接地平面。所述接地平面最好但非必須和外部地35相連。線38表示傳輸線，用于控制可電操作的單元25并向其供電。傳感器系統(tǒng)還通過(guò)線36和上門外襯板相連，該線還和電源輸出33相連。
所披露的容性傳感器系統(tǒng)的主要構(gòu)思是，根據(jù)在上門外襯板26和室本體外襯板23之間形成的電容42，見(jiàn)圖4，的特性的檢測(cè)，利用可電操作的單元25操縱所述門。該系統(tǒng)的操作基于這樣的事實(shí)，即，該系統(tǒng)能夠檢測(cè)由于人體的存在而引起的電容的改變。門作為傳感器系統(tǒng)中的天線而工作。當(dāng)用戶的手朝向門運(yùn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)將檢測(cè)到電容隨時(shí)間而增加。相應(yīng)地，當(dāng)用戶把手除去時(shí)，系統(tǒng)將檢測(cè)到電容隨時(shí)間而減少。最后，如果用戶把手保持在門上，則電容在增加之后并隨時(shí)間保持穩(wěn)定。這3個(gè)事件便是系統(tǒng)控制門的運(yùn)動(dòng)的依據(jù)。
圖1-圖4所示的實(shí)施例旨在說(shuō)明圖5-9所示的實(shí)施例所依據(jù)的構(gòu)思。這種用于實(shí)現(xiàn)門上容性傳感器系統(tǒng)的構(gòu)思是已知的，而這種系統(tǒng)在電冰箱上的使用是新的。代替在門中實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電帶型的天線，該系統(tǒng)使用門的金屬襯板作為天線。這樣，實(shí)現(xiàn)了元件和制造的成本低的優(yōu)點(diǎn)。最重要的是，門的襯板和室本體電絕緣。
現(xiàn)在參看圖5-9說(shuō)明表示本發(fā)明的范圍的說(shuō)明性的實(shí)施例。在圖5中示出了圖1的圖1的室，具有冷卻室20及其上門21、用于使門運(yùn)動(dòng)的可電操作的單元25、上門外襯板26和室本體金屬外襯板23。室及其上門的其它細(xì)節(jié)還在圖1-4中被披露了。在圖5中，導(dǎo)電部分39被設(shè)置在上隔室24的開(kāi)口周邊40上。該部分圍繞周邊的4個(gè)邊的全長(zhǎng)伸展。其例如可被設(shè)計(jì)成室的密封墊或其類似物。主要的重要之點(diǎn)在于，其至少是半導(dǎo)電的。當(dāng)然，作為替代可以是全導(dǎo)電的，例如可以是銅制成的金屬帶。
圖6中示出了(已經(jīng)除去門21)圍繞上隔室24的開(kāi)口的整個(gè)周邊40伸展的導(dǎo)電部分39。在圖8中作為頂視圖示出了圖7的室。標(biāo)出了導(dǎo)電部分和設(shè)置有所述導(dǎo)電部分的室20。在該圖中還示出了電絕緣層41。設(shè)置電絕緣層使得導(dǎo)電部分能夠不和室本體金屬外襯板或室本體的任何其它部分電氣相連。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于系統(tǒng)的操作是關(guān)鍵的，這在后面將被繼續(xù)說(shuō)明。
除去和系統(tǒng)連接的導(dǎo)電部分39之外，圖8的許多方面對(duì)應(yīng)于圖4。示出了冷卻室20，具有其上門21、用于使門運(yùn)動(dòng)的可電操作的單元25、上門外襯板26以及和地平面連接的室本體金屬外襯板23。示出的電容系統(tǒng)還具有用于向容性傳感器單元34提供最好是12-24V的直流電壓的電源30。系統(tǒng)通過(guò)線37接收來(lái)自室本體的外襯板23的信號(hào)，所述外襯板最好但并非必須通過(guò)35和電氣接地相連。線38表示用于控制可電操作的單元25并向其供電的傳輸線。
傳感器系統(tǒng)還通過(guò)線36和上門外襯板26相連，所述線36還和電源的負(fù)極輸出端33相連。此外，導(dǎo)電部分39通過(guò)線43和上門外襯板相連。圖9還示出了前面已經(jīng)說(shuō)明的電容42。所述電容的特性對(duì)于容性傳感器系統(tǒng)是重要的。因?yàn)樯祥T外襯板和導(dǎo)電部分39相連，它們和形成的電容42呈并聯(lián)關(guān)系被設(shè)置。連接的部分都作為容性傳感器系統(tǒng)的天線工作。
在圖9的電路圖中進(jìn)一步說(shuō)明了容性傳感器系統(tǒng)的說(shuō)明性的實(shí)施例。在該圖中，示意地示出了電源30、容性傳感器單元34、室本體外襯板23、上門外襯板26以及半導(dǎo)電部分39。還示出了來(lái)自圖9的線并基于圖10，下面說(shuō)明按照?qǐng)D9的結(jié)構(gòu)的功能。電源30對(duì)容性傳感器系統(tǒng)供電，最好提供12-24V的直流電壓。關(guān)于本發(fā)明，用作天線的室的部分和電動(dòng)機(jī)被認(rèn)為是系統(tǒng)的部分。電源通過(guò)連接部分31例如和230V的交流電壓相連。電源例如可以是開(kāi)關(guān)式變換器。電源(圖9)向線33(負(fù)極)以及線32(正極)提供功率。
電容控制單元34通過(guò)線32和33從電源接收功率，線33還和門襯板26以及導(dǎo)電部分39相連。此外，該單元和室本體外襯板23相連。根據(jù)電容42的特性、下面所述的系統(tǒng)的操作，該單元控制可轉(zhuǎn)換的繼電器裝置46，對(duì)可電操作的單元25供電。如圖所示的繼電器47和48可以轉(zhuǎn)換以便改變操作單元的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，借以當(dāng)門運(yùn)動(dòng)時(shí)控制方向。所述可轉(zhuǎn)換的裝置當(dāng)然可以用其它裝置替代，用于電氣控制門的運(yùn)動(dòng)。
傳感器單元34包括微控制器50。通過(guò)傳輸線32和33由電源單元30向控制器供電。還具有呈放大器形式的射極跟隨器51、帶通濾波器52、電壓整流器53和直流放大器54。通過(guò)線56和57供電。
作為一種替代，可電操作的單元25可以由電源30之外的電源供電。如果本發(fā)明要降低電動(dòng)機(jī)的電源線對(duì)系統(tǒng)的影響，這種解決方案可能是優(yōu)選的，因?yàn)楫?dāng)把它們安排在室中時(shí)，優(yōu)選地可以選擇使系統(tǒng)的不同部分在物理上分開(kāi)。不過(guò)，圖9的解決方案將給出一個(gè)較好的選擇，其使用電動(dòng)機(jī)的電源傳輸線32和33作為容性傳感器系統(tǒng)的一部分。這種解決方案在PCT文件WO02/089328中說(shuō)明了。
當(dāng)人接近室門時(shí)，這個(gè)人的接近使得在室和門(通常是關(guān)閉的)之間的電容42增加。這由容性傳感器檢測(cè)，在該傳感器中送入具有8kHz的重復(fù)頻率的參考信號(hào)。這個(gè)信號(hào)通過(guò)線57以及可變電容58被送入。兩個(gè)電容形成一個(gè)分壓器，在59具有輸出的交流電壓。射極跟隨器51減少干擾的危險(xiǎn)，低通濾波器52除去干擾頻率噪聲，同時(shí)電壓整流器53對(duì)信號(hào)進(jìn)行整流。信號(hào)最后在54被放大，以改善檢測(cè)改變的能力。連線60把信號(hào)送到微控制器上的A/D輸入端。
如果來(lái)自后者的在60的直流輸出電壓的最終的減小(由人的接近引起的)具有在一個(gè)選擇的靈敏度閾值以下的大小或小于一秒或大于3秒的持續(xù)時(shí)間，則不發(fā)生動(dòng)作。這意味著人可能在附近通過(guò)或者把身體靠在門上或者在門上書寫字條。只要直流輸出電壓的足夠的減少具有1到3秒的持續(xù)時(shí)間，微控制器便通過(guò)可轉(zhuǎn)換單元46啟動(dòng)可電操作的單元25，從而把門打開(kāi)。例如如果使用電動(dòng)機(jī)，直流輸出電壓在其持續(xù)時(shí)間期間的足夠的隨后的減少將停止電動(dòng)機(jī)，并在此后使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)反向，從而使門關(guān)閉。如果沒(méi)有直流電壓的這個(gè)隨后的減小，在一個(gè)選擇的時(shí)間限制例如30秒之后，微控制器仍然使門關(guān)閉。
按照本發(fā)明，門的金屬外襯板26和室電絕緣，并和所述的容性傳感器系統(tǒng)相連。還配備有到導(dǎo)電部分39的連接，所述導(dǎo)電部分被設(shè)置在室的門的開(kāi)口中，并和所述室電絕緣。從而通過(guò)所述金屬裝置的組合獲得一個(gè)壓緊傳感器。另一個(gè)有利的組合效果是，當(dāng)門被打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)，具有室和門之間的電容的減小的改變。這有利于容性傳感器的設(shè)計(jì)。
保持在電源中形成的電容49的跟蹤是關(guān)鍵的，因?yàn)橄到y(tǒng)通過(guò)檢測(cè)電容42的特性來(lái)操作。例如，在冷卻整流器的線圈和整流器本身之間可能形成電容。此外，在變壓器中可能形成電容值。在這種情況下，在被供電的元件和與所述電源的接地平面相連的電源的部分之間將設(shè)置電容49。電源一般設(shè)置在室本體內(nèi)，在許多情況下，其相應(yīng)于對(duì)室的控制系統(tǒng)供電的電源。因此，在許多情況下，室20的接地平面35和電源30的接地平面44連接在一起，如連線45所示。在這種情況下，電容42和49將或者通過(guò)地線或者通過(guò)內(nèi)部線和室的外襯板23相連。這意味著，電容45和44被并聯(lián)地設(shè)置，兩者影響總電容值。如前所述，室地平面35，相應(yīng)地接地平面44最好但非必須和外部地相連。
利用這種思想的范圍，本感測(cè)系統(tǒng)的所有元件都能夠作為天線的一部分而工作?？呻姴僮鞯膯卧?5也能作為天線的一部分而工作。如果感測(cè)系統(tǒng)(電源除外)與/或電動(dòng)機(jī)單元被設(shè)置在門內(nèi)，則這種解決方案是尤其有利的。不受門天線26的干擾而在門的一部分上產(chǎn)生“盲”點(diǎn)，它們將作為天線的一部分。披露的現(xiàn)有技術(shù)的解決方案將不再進(jìn)行和本發(fā)明有關(guān)的說(shuō)明，不過(guò)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，如何使用所述解決方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是顯而易見(jiàn)的。
顯然，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明不限于只適用于冷卻室的容性傳感器系統(tǒng)。而是其可用于具有運(yùn)動(dòng)部分的其中實(shí)現(xiàn)用于電容感測(cè)系統(tǒng)的天線裝置的任何設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.一種為運(yùn)動(dòng)對(duì)象(21)提供的容性傳感器系統(tǒng)，其特征在于，其包括具有可以彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的第一部分(26)和第二部分(39)的天線裝置，所述兩個(gè)部分(26，39)由于來(lái)自周圍環(huán)境的容性影響而并聯(lián)連接，借以使所述第一部分(26)構(gòu)成所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象(21)的導(dǎo)電部分，而所述第二部分(39)構(gòu)成設(shè)置在所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象(21)的靜止位置的導(dǎo)電裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的容性傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象(21)配備有可電操作的單元(25)，而且在所述靜止位置被設(shè)置為關(guān)閉一個(gè)通路，因而所述傳感器系統(tǒng)配備有操作裝置(46)，其被設(shè)置用于操作所述可操作單元(25)，所述導(dǎo)電裝置(39)位于所述通路的周邊。
3.如權(quán)利要求2所述的容性傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述可電操作的單元(25)被設(shè)置用于使運(yùn)動(dòng)單元(21)運(yùn)動(dòng)，所述可電操作的單元(25)通過(guò)在天線裝置和所述天線裝置的地平面之間形成的電容根據(jù)周圍環(huán)境的影響而被操作，所述天線裝置和地平面電絕緣。
4.如權(quán)利要求3所述的容性傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述容性傳感器系統(tǒng)被集成在所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象(21)中，并具有和所述地平面相連的信號(hào)輸入端(59)以及和導(dǎo)電部分(26)相連的信號(hào)接地端(36)，從而和所述傳感器系統(tǒng)相連的所有元件都作為所述天線裝置的一部分。
5.如權(quán)利要求4所述的容性傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述可電操作的單元(25)被集成在所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象(21)中，并且被設(shè)置作為導(dǎo)電部分(26)的一部分，從而所述可操作的單元(25)將成為所述第一天線的一個(gè)操作部分。
6.一種家用設(shè)備，例如電冰箱或制冷器，其特征在于其包括如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的容性傳感器系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求6所述的家用設(shè)備，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象(21)是門、蓋或抽屜，被設(shè)置用于封閉所述設(shè)備的至少一個(gè)隔室的開(kāi)口，所述導(dǎo)電部分(26)由形成所述門或蓋的襯板構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種為運(yùn)動(dòng)對(duì)象21提供的容性傳感器系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括具有可以彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的第一部分26和第二部分39的天線裝置。所述兩個(gè)部分26，39由于來(lái)自周圍環(huán)境的電容的影響而并聯(lián)連接。第一部分26由所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象21的導(dǎo)電部分構(gòu)成，第二部分39由被設(shè)置在所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象21的靜止位置的導(dǎo)電裝置構(gòu)成。
文檔編號(hào)H03K17/955GK101044680SQ200580035473
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2005年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者拉斯-艾克·沃恩, 占·約翰松 申請(qǐng)人:伊萊克斯家用產(chǎn)品股份有限公司